一种降低首炉过共析钢氢含量的生产方法

技术领域

本发明涉及炼钢连铸技术领域，本发明涉及一种降低首炉过共析钢氢含量的生产方法。

背景技术

氢是钢中的有害元素，钢中含氢高会导致钢的力学性能降低，热处理时，会形成氢致裂纹，导致高碳硬线钢拉拔过程中脆断或者应用线路上的钢轨发生断裂问题，既影响了产品质量，又存在巨大的安全隐患。炼钢冶炼过共析钢时，都要要求钢中的氢含量，一般高碳硬线钢种要求H含量要求不大于0.25ppm，而高级别钢轨对H的要求更高，如出口钢轨、贝氏体钢轨要求氢含量要不大于0.15ppm，生产难度较大，首炉氢含量达到要求的更是难上加难。目前开浇第一炉氢含量都偏高，一般控制范围在4.0

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种降低首炉过共析钢氢含量的生产方法，目的是使冶炼生产的首炉氢含量达到2.0ppm目标要求，避免了首炉的判废，减少生产非计划品的损失。

本发明专利是针对碳含量不小于0.77％的高碳钢连铸首炉氢含量的降低。在生产这些过共析钢时，受耐材、添加合金等原辅材料的影响，首炉过共析钢的H含量合格率一直是一个难点，冶炼氢取样标准规定是在大包浇注1/2时采集H值，随着对钢中氢含量的要求越来越严格，规定首炉钢H含量采集时间调整为大包钢水浇注1/3时，钢水进入中包后，H含量的释放需要一定的时间，采集时间提前加剧了首炉H含量超标的问题。目前5#铸机有两种包型，旧包以及电磁感应加热包，在实际生产过程中，过共析钢生产过程中首炉由于过程控制不当及原辅材料的影响，H含量出现超标的问题则需执行相应的改判或加热缓冷规定，严重影响铸坯的合理率，同时使能源成本增加，如何让H含量快速释放达到标准值使本发明专利重点解决的问题。

中间包耐火材料功能构件的种类及形式多样，包括挡墙、挡坝、座砖等，其特点是由耐火材料制成，并放置在中间包内，连铸过程中与钢水长时间接触，承担着分割、联通、导向钢水等作用。近年来电磁技术广泛应用于冶金领域，尤其中间包感应加热技术成为国内各钢铁企业进一步提升铸坯质量的有效手段。电磁感应加热技术在显著提升铸坯内部质量的同时，也极大的改变了中间包的内部结构，流钢通道、防护套、防护板等大量耐火材料构件布置在中间包内部，有效保障了电磁搅拌技术的应用，但也增加了对钢液的二次污染。耐火材料功能构件通常采用镁铝材质材料浇筑成型，并经隧道窑高温烘烤，其尺寸较大，厚度一般超10mm，使得采用通常的烘烤方式，不能有效去除耐材构件中极少量的结晶水和结构水，这些水分在连铸过程中会分解出氢，导致钢液增氢，并进一步导致钢材产品因氢含量超过控制标准而判废，或者为后续产品的使用中埋下氢致裂纹失效的隐患。因此采用有效措施对大型构件进行烘烤是中间包电磁感应加热技术的核心技术环节，决定该技术的经济性水平和应用范围。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种降低首炉过共析钢氢含量的生产方法，包括以下步骤：

1)、铸机开浇前要求快换/开浇第一炉必须是正常周转钢包，VD控制深真空时间＞20min，软吹时间≥13min，双线氩气量≥300L/MIN，尽可能降低钢水中的氢含量；

2)、中包烘烤时间＞3.5小时，温度1250～1300℃，恒温＞40分钟；

3)、在快换时包内吹入氩气3分钟，对包内残余水分置换，快速排氢；

4)、包内温度越高，氢释放越快，中包液位＞500mm时，各流相继开浇，尽可能提升包内温度；

5)、耐火材料的功能构件在浇注成型后，要经过干燥处理，以去除其中大部分的水分，其工艺是：在1000℃±50℃的隧道窑中保温2小时；

6)、耐火材料功能构件使用前需进行二次烘烤，二次烘烤分2个步骤进行：在烤箱内进行独立烘烤，其工艺参数为：烘烤时间≥240min，烘烤温度≥950℃后恒温60min；耐火材料功能构件安装入中间包后，随中间包上线烘烤，其工艺参数为：烘烤温度≥1250℃后恒温60min。

进一步的，所述步骤2)还包括：用烤炉对感应加热包大型预制件提前预烘烤，去除预制件内部结晶水。

进一步的，还包括：为了保证大型耐火材料构件中的自由水、结晶水和结构水全部去除，采用了从制造、运输、存储到使用一体化控制模式。

进一步的，所述步骤5)还包括：耐火材料功能构件在出厂前需使用防水材料密封包装，避免在运输和存储中受潮。

进一步的，过共析钢首炉钢H含量控制＜2.0ppm。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

通过本发明的相关措施，过共析钢首炉钢H含量控制＜2.0ppm，避免由于H高改判或者加热缓冷浪费能源。

具体实施方式

一种降低首炉过共析钢氢含量的生产方法，包括以下步骤：

1、铸机开浇前要求快换/开浇第一炉必须是正常周转钢包，VD控制深真空时间＞20min，软吹时间≥13min，双线氩气量≥300L/MIN，尽可能降低钢水中的氢含量；

2、中包烘烤时间＞3.5小时，温度1250

3、优化中包车氩气置换装置，旋转摆臂式，简单易操作，在快换时包内吹入氩气3分钟，对包内残余水分置换，快速排氢；

4、包内温度越高，氢释放越快，中包液位＞500mm时，各流相继开浇，尽可能提升包内温度。

5、为了保证大型耐火材料构件中的自由水、结晶水和结构水全部去除，采用了从制造、运输、存储到使用一体化控制模式；

6、耐火材料的功能构件在浇注成型后，要经过干燥处理，以去除其中大部分的水分，其优选的工艺是：在1000℃的隧道窑中保温2小时。耐火材料功能构件在出厂前需使用防水材料密封包装，避免在运输和存储中受潮；耐火材料功能构件使用前需进行二次烘烤。

7、二次烘烤分2个步骤进行：在烤箱内进行独立烘烤。其优选的工艺参数为：烘烤时间≥240min，烘烤温度≥950℃后恒温60min。进一步耐火材料功能构件安装入中间包后，随中间包上线烘烤。其优选的工艺参数为：烘烤温度≥1250℃后恒温60min。

通过以上相关措施，过共析钢首炉钢H含量控制＜2.0ppm，避免由于H高改判或者加热缓冷浪费能源。

为清楚地说明本发明的冶炼要点及其实施效果，提供了降低首炉过共析钢中氢含量的生产的实施例和实施效果，以SWRH82B为实例进行展示实施过程和效果。

VD就位温度不能超过1565℃，VD控制深真空时间21～26min，破真空温度不能超过1530℃，软吹时间15

在未按照本发明专利实施时，原工艺参数如下表。

大包钢水浇注1/3时检测氢含量结果如下表，需要增加缓冷工序降低钢中的氢含量。

本发明专利实施后，通过以上相关措施，耐火材料的烘烤以及吹氩操作严格按照上述制度执行，过共析钢首炉钢H含量控制＜2.0ppm，避免由于H高改判或者加热缓冷浪费能源。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。